Untersuchung der Kinetik von Korngrenzensystemen mit Tripelpunkten
Final Report Abstract
2.1 Allgemeinverständliche Darstellung der wesentlichen Ergebnisse und der erzielten Fortschritte gegenüber dem Stand des Wissens Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurden in den letzten 18 Monaten Experimente zu fundamentalen Aspekten der Bewegung von verbundenen Korngrenzensystemen durchgeführt, speziell zur Beziehung zwischen der Korngrenzenstruktur bzw. -geometrie und dem Einfluss von Korngrenzentripelpunkten auf die Korngrenzenbewegung. Dabei wurde die Bewegung der jeweiligen Korngrenzensysteme an Trikristallen aus AI und Al-Mg-Legierungen unter dem Einfluß von kapillaren Kräften untersucht. Weiterhin wurden Kornwachstumsexperimente an nanokristallinen Dünnschichtsystemen aus AI und Ag durchgeführt. Zu diesem Zwecke wurde ein neuartiger lasergeheizter Probenhalter entwickelt, um bei erhöhten Temperaturen eine Charakterisierung der gesamten MikroStruktur mittels der etablierten EBSD-Messtechnik zu ermöglichen. Weiterhin wurden eine neuartige experimentelle Methode entwickelt, welche die Gleichgewichtskonfiguration von drei verbundenen Korngrenzen in unter extrem hohem hydrostatischem Druck analysiert und damit die einzigartige Möglichkeit liefert, das frei Volumen einer Korngrenze experimentell zu bestimmen. Anhand der durchgeführten Experimente an speziell gezüchteten Trikristallen aus Aluminium mit wohldefmierten Korngrenzen, konnte gezeigt werden, das Abhängig von der Systemkristallographie ein deutlicher Einfluß der Tripelpunktbeweglichkeit auf die Bewegungskinetik des Korngrenzensystems besteht. Die Untersuchungen der nanokristallinen Schichten ergaben eine enorme Stabilität gegenüber thermischer Behandlung. Nach Ausbildung einer Kornstruktur nach der primären Rekristallisation konnte kein weiteres Kornwachstum beobachtet werden. Dieses Phänomen kann entweder dem bremsenden Einfluß der Tripelpunkte oder der Korngrenzefurchung zugeschrieben werden. Die Experimente unter hohem hydrostatischenm Drucke ergaben für die Autoadsorption und das freie Volumen für eine 40° <111> Kippkorngrenze mit einer ±2° Drehkomponente entsprechend -ö^-lO^mol/m2 und 6A-\Ü~nm3lm2 und für eine 38.9° <110> Kippkorngrenze mit einer ±2° Drehkomponente entsprechend -6.0-10~5 mol/m2 und 6.0-10'10 m3/m2. Ausblick auf künftige Arbeiten Da der experimentelle Nachweis des Einflusses der Tripelpunktsbeweglichkeit auf die Kornwachsmmskinetik in speziell gezüchteten Trikristallen aufgrund der zur großen Korngröße und damit zu geringen treibenden Kapillarkraft nicht immer möglich ist, müssen zukünftige kinetische Daten bezüglich der Tripelpunktskinetik aus polykristallinen Proben mit deutlich kleineren mittleren Korngrößen gewonnen werden. Dies ist experimentell durch den im Rahmen dieses Projekts entwickelten lasergeheizten Probenhalters möglich, da mit dieser Apparatur in Kombination mit der automatisierten EBSD-Messtechnik die zeitaufgelöste MikroStruktur und -textur polykristalliner Materialien vollständig charakterisiert und analysiert werden kann. Dadurch sind auch kinetische und geometrische Daten über Korngrenzenund Tripelpunktsbewegung mit einer hohen statistischer Relevanz zugänglich.
Publications
- D. A. Molodov, 10th International Conference on Aluminum and its Alloys (ICAA10), Vancouver, Canada, July 10-13,2006
- D. A. Molodov, 14th EBSD Conference, New Lanark, U.K., März 26-28, 2007
- D. A. Molodov, 35' Annual TMS Meeting. Brandon Symposium: Advanced Materials and Characterization, San Antonio, USA, März 12-16, 2006
- D. A. Molodov, DGM Juniortag 2006, Berlin, Juni 6-8, 2006
- D. A. Molodov, DPG Frühjahrstagung 2006, Dresden, März 27-31, 2006
- D. A. Molodov, Third Joint International Conference on Recrystallization and Grain Growth (ReX&GG 2007), Jeju, Korea, Juni 11-15, 2007
- L. S. Shvindlerman, G. Gottstein, V. A. Ivanov, D. A. Molodov, D. Kolesnikov and W. Lojkowski, Grain Boundary Excess Free Volume - Direct Thermodynamic Measurements, J. Mater. Science, 2006, v. 41, S. 7725-7729
- V. A. Ivanov, D. A. Molodov, L. S. Shvindlerman, G. Gottstein, D. Kolesnikov and W. Lojkowski, Excess Free Volume of High Angle Grain Boundaries in Aluminum, Mater. Sei. Forum, 2006, v. 519-521, S. 1557-1562
